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1、第五節(jié)洛倫茲力的應用,課標定位 學習目標：1.知道洛倫茲力只改變帶電粒子速度方向，不改變其速度大小 2知道質譜儀和回旋加速器的構造和原理 重點難點：質譜儀和回旋加速器的原理和應用,一、質譜儀和回旋加速器 1質譜儀 (1)原理圖：如圖352,圖352,核心要點突破,一、質譜儀工作原理的理解 質譜儀是利用電場和磁場控制電荷運動的精密儀器，它是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具其結構如圖352甲所示，容器A中含有電荷量相同而質量有微小差別的帶電粒子經過S1和S2之間的電場加速，它們進入磁場將沿著不同的半徑做圓周運動，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細條，叫做質譜線每一條譜線對應
2、于一定的質量從譜線的位置可以知道圓周的半徑，如果再已知帶電粒子的電荷量，就可以算出它的質量，這種儀器叫做質譜儀,即時應用(即時突破，小試牛刀) 2.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖357所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說法中正確的是(),圖357,A增大勻強電場間的加速電壓 B增大磁場的磁感應強度 C減小狹縫間的距離 D增大D形金屬盒的半徑,即時應用(即時突破，小試牛刀) 3(2011年杭州高二檢測)一個帶電粒子以初速度
3、v0垂直于電場方向向右射入勻強電場區(qū)域，穿出電場后接著又進入勻強磁場區(qū)域設電場和磁場區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場強度方向平行，如圖358中的虛線表示在圖所示的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是(),圖358,解析：選AD。A、C選項中粒子在電場中向下偏轉，所以粒子帶正電，再進入磁場后，A圖中粒子應逆時針轉，正確C圖中粒子應順時針轉，錯誤同理可以判斷B錯，D對,變式訓練1如圖3512為質譜儀的示意圖速度選擇部分的勻強電場場強E1.2105 V/m，勻強磁場的磁感應強度為B10.6 T偏轉分離器的磁感應強度為B20.8 T求： (1)能通過速度選擇器的粒子速度有多大？ (2)質子和氘核進入偏轉分離器后
4、打在底片上的條紋之間的距離d為多少？,圖3512,答案：(1)2105 m/s(2)5.2103 m,回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的儀器，其核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相連，以便在盒間的窄縫中形成勻強電場，使粒子每次穿過窄縫都得到加速，兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q，質量為m，粒子最大回旋半徑為Rm，其運動軌跡如圖3513所示，問：,(1)盒中有無電場？ (2)粒子在盒內做何種運動？ (3)所加交流電頻率應是多大，粒子角速度為多大？ (4)粒子離開加速器時速度是多大，最大動能為多少？ (5)設兩D形盒間電場的電勢差為U，求加速到上述能量所需的時間(不計粒子在電場中運動的時間),圖3513,【規(guī)律總結】求解此題應注意以下兩點： (1)交流電的周期與粒子做圓周運動的周期相同回旋加速器才能正常工作 (2)根據(jù)勻速圓周運動知識求出粒子最大速度的表達式，再據(jù)此判斷它與何物理量有關,變式訓練3(2011年吉林市高二檢測)用回旋加速器來加速質子，為了使質子獲得的動能增加為原來的4倍，原則上可以采用下列哪幾種方法() A將其磁感應強度增大為原來的2倍 B將其磁感應強度增大為原來的4倍 C將D形盒的半徑增大為原來的2倍 D將D形盒的半徑增大為原來的4倍,
質譜儀與回旋加速器
